2017年5月23日 對數控加工中心機械傳動裝置設計的認識 備注：為保證文章的完整度，本文核心內容都PDF格式顯示,，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試,！ 安裝有程序控制系統(tǒng)的自動化加工中心即為數字控制加工中心，簡稱為精工加工中心,。其中所安裝的程序控制邏輯可以對程序編碼抑或是其他符號所規(guī)定的程序按照一定的邏輯進行處理,，同時將之譯碼，并促使加工中心可進行零件的加工生產..精工加工中心_種高度自動化生產的機器設備,，然而因機械結構所難以避免的會存在著一定的幾何誤差,，同時在進行零件加工生產時加工中心的加工精度還會受到熱變形、運動摩擦,、傳動間隙等因素的影響,，因此就針對精工加工中心傳動裝置設計還有_定的改進空間，本次研究旨在加深對精工加工中心機械傳動裝置的設計認識,，提高其加工精度 1現代機器的構成及運動原理 現代機器的構成主要就包括原動機,、傳動、執(zhí)行三基礎部件..其中原動機部件是帶動整個機器來使之能夠達到預定功能的主要動力來源,。傳動部件是將原動機的運動方式,、動力參數轉換成最終在執(zhí)行過程當中所要應用到的運動方式、運動動力參數的中間轉換部件,。執(zhí)行部件即為達成機器預先設定功能的一項構成部件..其中機器的傳動部件大都是應用的機械傳動系統(tǒng),，傳動部件同時也是幾乎所有機器設備所不可或缺的一項核心構成部件,，其在整個機器設備當中占到了極大的質量與成本比例：機器設備的性能水平也會直接受制于傳動裝置的性能水平： 2傳動裝置的構成及設計要求 機械傳動裝置的作用即為將通過軸與軸之間的旋轉來實現對動力的傳輸，同時其還可通過對轉速大小與轉動方位的變化來實現對轉速與方向的調控：較常應用到的機械傳動裝置包括了帶傳動,、鏈傳動,、齒輪傳動以及蝸桿傳動等多種形式 2. I主要構成部件 通常傳動裝置的構成部件就包括了電動機、變速裝置,、刀架,、主軸、換向,、開停,，以及制動機等構成部件：通過電動機為主軸、刀架提供動力,，同時使其獲取到一定的運動速度與方向,；依據實際的零件加工需要來實現對傳遞動力與速度的調控；通過主軸,、刀架等來對加工中心所要求的運動軌跡進行具體執(zhí)行,，并由此便可實現旋轉以及直線運動：開停機構應用于對主軸開啟與停止的控制裝置；在要進行轉向時則可應用到變換加工中心主軸旋轉方向裝置,；制動機構可通過對主軸停轉裝置的控制,，來大幅度的降低對輔助時間的耗費： 2.2系統(tǒng)設計要求 在設計精工加工中心主傳動系統(tǒng)之時不但要能夠達到一般加工中心主傳動的需求，同時還應滿足于以下幾項需求： (1) 具備更寬廣的速度調控范圍,，同時還能夠達到無級調速..精工加工中心為確保在加工的過程中所應用切削量的合理性,，便需要能夠將刀具切削能力予以充分的發(fā)揮，并以此來達到較高的生產效率,、加工精度與質量,，同時還應有更高的轉速以及調控區(qū)間.. (2) 在系統(tǒng)設計時還應確保具備較高的精度與剛度要求，在傳動過程中能夠始終保持良好的穩(wěn)定性,，且不會產生過大的噪音..要想提高精工加工中心的加工精度,，就必須要確保主傳動系統(tǒng)能夠具備良好的剛度..對此，便應盡可能的提高傳動部件的精度與剛度,，并在齒輪表層采取高頻感應加熱淬火處理以促使其耐磨性能夠得到大幅度的提高.. (3) 在系統(tǒng)設計時還應具備較好的熱穩(wěn)定性與強抗振能力,。在精工加工中心上進行零部件的加工不僅要進行粗加工，有時也要進行精細加工,。在實際的加工過程當中很可能會會因為持續(xù)性的切削,、余量不均、運動部件不均衡,、切削自激振動等因素而導致沖擊力和交變力的互相交替影響,，導致零部件的加工難以達到標準要求的規(guī)定值大小。因而在主傳動系統(tǒng)當中每一項零部件不僅需要具備良好的靜剛度要求，同時還應當能夠有效的抑制因各類干擾因素而導致的抗振性影響,。 在對加工中心開展切削加工之時主傳動系統(tǒng)當中的熱量揮發(fā)會導致加工零部件發(fā)生熱變形現象,，進而促使各項零部件間的位置進度性與運動精度性受到較大的誤差影響：對此，必須要確保主軸部件能夠具備良好的熱穩(wěn)定特性,，在進行零部件的加工過程中能夠始終保持以適當的間隔距離,，同時通過持續(xù)不間斷的潤滑措施來確保使其能夠達到較好的熱平衡效應， 3主傳動系統(tǒng)設計 在精工加工中心的設計當中大多是選用的無級變速系統(tǒng),，這一系統(tǒng)有助于在特定的調速范圍中達到較為滿意的切削速率,，此舉不但可大幅度的提升加工精度，同時還有助于對切削效率的有效增強.. 3. 丨無級變速主傳動設計原則 在開展無級變速主動傳動設計之時應當遵循以下兩項原則： (1) 盡可能的選取功率亦或是扭矩特點能夠與傳動系統(tǒng)的要求相一致的無級變速裝置,。例如執(zhí)行件在進行直線主運動傳動時,，須確保變速裝置達到恒扭矩傳動的要求；例如在主傳動系統(tǒng)在傳動時的功率要求若為恒定值之時,，則應當選取出恒功率無級變速裝置： (2) 無級變速系統(tǒng)裝置在獨立應用之時,，相應的速度可調控范圍相對偏小，無法達到標準要求,，特別是在恒功率的調控范圍方面與實際的加工中心恒功率調控范圍需求相比明顯不足：鑒于此,，通常是將無級變速裝置和機械分級變速箱予以串聯，從而促使恒功率的變速區(qū)間值能夠得以盡可能的擴大,，以及提升整體變速范圍-例如加工中心主軸所要求的變速范圍通常為相應的無級變速裝置變速范圍即為仏,，相應的采取串聯方式的多級變速箱可調控范圍即為丨=尺 —般情況下，在傳動系統(tǒng)當中無級變速裝置是最為基礎的一項組別構成,，分級變速即為擴大組，與之所對應的公比理論便應當高于無級變速裝置的可調控速度范圍仏：從本質上來看因機械無級變速裝置是一種摩擦傳動的形式,，存在著一定的相對滑動情況,，存在著低于理論轉速值的可能性：為了獲取到持續(xù)不間斷的無級變速效果，在對傳動系統(tǒng)開展設計工作之時便應當促使分級變速箱公比相較于無級變速裝置的速度調控范圍稍小一些,，一般取值在0. 94 .左右,，以促使轉速間能夠產生出一小段的疊加，確保轉速的持續(xù)不間斷性,。 3. 2精工加工中心主傳動設計特點 3.2. 1采取直流或交流電動機調速 精工加工中心通常情況時是選用變速電機來實現對運動系統(tǒng)的拖動：_般所較多應用到的電機包括直流電動機與交流調頻電機兩類,。當前，在各種中小型的精工加工中心設備當中,，交流調頻電機有著絕對性的優(yōu)勢,，大有替代直流電機的趨勢..在對精工加工中心主傳動系統(tǒng)展開設計工作之時，應當確保其主軸和電動機的功率匹配性,。交流調頻電機一般是利用調頻的方式來實現變速調控,，大多選用響應快，且體積與轉動慣性均相對較小的籠式感應電動機；因沒有電刷的存在,，因此系統(tǒng)在處于最高轉速的條件下不會受到火花的影響：選用完全密閉的結構形式,，具備空氣強冷特性，可達到較高的轉速及強超載性能,，可調控速度范圍極大,。 3. 2. 2匹配驅動電機與主軸功率 在對精工加工中心主傳動系統(tǒng)開展設計之時，還應當充分考慮到電動機和加工中心主軸功率的特性配置問題..鑒于主軸所指定的恒功率可調控速度區(qū)間值要遠遠高于電動機恒定功率可調控區(qū)間值/,、',,,,,，因此便需在電動機和主軸間串聯分級變速箱，從而促使恒定功率值的速度可調控區(qū)間能夠盡可能得以增大,，并使之能夠符合于在進行低速高功率切削之時對于電動機輸出功率所提出的要求.. 3. 3變速箱公比選取 變速箱公比中,，與電動機恒定功率可調控速度區(qū)間仏..相同，也就是中其功率的特征體現為持續(xù),、不間斷且沒有任何重8的圖像般變速箱的級別采用z表示,，主軸恒定功率變化區(qū)域為 R:.R. =(im = a中二（iK\crR 其中變速箱變速等級r可采取以下公式求出：-_ = 要想對該變速箱結構進行假話處理，降低其級數,，則不應當取較大公比值,。變速箱公比，可選取超過電動機恒定功率的速度調控區(qū)間值也就是要確保此時,，變速箱內每檔中便會出現一定的轉速僅可恒定扭矩變速,，主傳動系功率特性中即會出現“缺口”，將此稱之為功率下降區(qū)域..應用該區(qū)域內的轉速之時,，可實現對扭矩轉動的限制,，但也無法獲取全部輸出功率..為確保缺口位置的輸出功率及電動機功率應將其適當擴大..此即為，對于變速箱的簡化是將選取較大的功率額電機作為犧牲條件的 若精工加工中心為橫線速切削要能夠在運轉的過程中進行速度轉換,，則應當將變速箱公比中,，選取為低于電動機恒定功率值速度調控區(qū)間的&^，從而確保在主傳動功率特性圖上仍可存在一小部分的重合區(qū)域,，進而求出其變速級數,。 4結語 總而言之，在對機械傳動系統(tǒng)方案開展設計工作之時,，一般需依據設計要求制定出多套設計方案,，通過對比分析來選取出最為適宜的_項方案。但是最終方案的是否可用,，還要經過科學化的評價分析來作出判斷..要想確保所設計出的能夠得到科學,、合理的評價,就必須要明確機械傳動的設置特性。希望通過本文的研究工作能夠為有關的精工加工中心機械傳動裝置設計人員提供一些有價值的參考內容： ? 上一篇 加工中心傳動機構中軸承座的安裝與調試下一篇 ? 易變形薄壁零件的CNC加工中心夾具設計與靜動態(tài)分析